JP2021183848A - 電気機器及び衛星測位装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数の増加を抑制しつつ、機器（装置）内の回路基板の振動を抑制することが可能な電気機器及び衛星測位装置を提供する。【解決手段】電気機器は、硬質樹脂と硬質樹脂よりも剛性が低い軟質樹脂とが一体成形されてなる筐体と、筐体に固定され、第１回路基板と、備えている。筐体は、軟質樹脂で構成され、第１回路基板を支持するダンパー部を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、電気機器及び衛星測位装置に関する。

特許文献１には、自動二輪車に設けられ、筐体内に位置情報を検出する全地球測位システム（ＧＰＳ：Global Positioning System）や、検出された位置情報を送信する携帯電話通信部等の電子部品を備えた盗難対策装置（電気機器）が開示されている。この盗難対策装置では、筐体の周囲が弾性部材によって縦横に囲われていることにより、弾性部材により車両の振動が吸収され、盗難対策装置に車両の振動を伝達され難くすることができるとしている。

特開２０１１−２０６０３号公報

特許文献１では、筐体を囲う弾性部材によって部品点数が増加していた。

したがって、本発明の一態様は、部品点数の増加を抑制しつつ、機器（装置）内の回路基板の振動を抑制することが可能な電気機器及び衛星測位装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る電気機器は、硬質樹脂と前記硬質樹脂よりも剛性が低い軟質樹脂とが一体成形されてなる筐体と、前記筐体に固定され、第１回路基板と、備えている。前記筐体は、前記軟質樹脂で構成され、前記第１回路基板を支持するダンパー部を有する。

本発明の他の一態様に係る電気機器は、衛星測位装置であって、前記第１回路基板には、衛星信号を受信するアンテナが実装されている。

図１は、第１及び第２実施形態の電気機器の外観斜視図である。 図２は、第１実施形態の電気機器の分解斜視図である。 図３は、第１実施形態の電気機器の断面図である。 図４は、第１及び第２実施形態の電気機器のブロック図である。 図５は、第２実施形態の電気機器の分解斜視図である。 図６は、第２実施形態の電気機器の断面図である。

以下に説明する実施形態及び変形例は、本開示の一例に過ぎず、本開示は、実施形態及び変形例に限定されない。この実施形態及び変形例以外であっても、本開示の技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

［第１実施形態］
第１実施形態の電気機器１について、図１〜図４を参照して説明する。本実施形態は、電気機器１が衛星測位装置である場合を例として説明する。以下の説明では、電気機器１を衛星測位装置１という場合がある。本実施形態の衛星測位装置１は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System／全球測位衛星システム)としてＧＰＳを採用したＧＰＳモジュールである。本実施形態の電気機器（衛星測位装置）１は、例えば四輪自動車、バイク等の車両に搭載され、車両の位置を測位するように構成されている。

なお、以下の説明では、図１の上下左右前後の方向を示した矢印の向きを基準にして説明する。ただし、これらの方向は、説明のために便宜上設定した方向であって、使用時の方向を限定する趣旨ではない。

図１〜図３に示すように、電気機器１は、筐体１０と、メイン基板（第１回路基板）１１と、コネクタ基板（第２回路基板）１２と、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits／フレキシブルプリント基板）１３と、を備えている。メイン基板１１及びコネクタ基板１２は、例えばガラスエポキシ基板等の絶縁体基板に、箔状の導体が導電路として設けられたプリント回路基板である。

電気機器１は、図４に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１４と、センサ１５と、無線信号処理回路１６と、アンテナ１６ａと、ＧＮＳＳ処理回路１７と、アンテナ１７ａと、電源回路１８と、を備えている。センサ１５、無線信号処理回路１６及びＧＮＳＳ処理回路１７は、いずれもＣＰＵ１４に接続されている。無線信号処理回路１６は、例えば、無線信号としてＬＴＥ（ＬＴＥ：Long Term Evolution）信号を送受信するアンテナ１６ａに接続されている。無線信号処理回路１６は、ＣＰＵ１４からの指示に基づいてアンテナ１６ａからＬＴＥ信号を送信させる。また、無線信号処理回路１６は、アンテナ１６ａが受信したＬＴＥ信号に含まれるデータをＣＰＵ１４に出力する。ＧＮＳＳ処理回路１７は、衛星信号を受信するアンテナ１７ａに接続されている。ＧＮＳＳ処理回路１７は、アンテナ１７ａが受信した衛星信号に基づいて、位置データを生成しＣＰＵ１４に出力する。センサ１５としては、例えば、加速度センサやジャイロセンサが用いられる。電源回路１８は、ＣＰＵ１４に動作電力を供給する。ＣＰＵ１４、センサ１５、無線信号処理回路１６、アンテナ１６ａ、ＧＮＳＳ処理回路１７、及びアンテナ１７ａは、メイン基板１１に実装されている。図２には、メイン基板１１に実装されたＣＰＵ１４、センサ１５、及びアンテナ１６ａが示されている。なお、図２では、無線信号処理回路１６、ＧＮＳＳ処理回路１７、アンテナ１７ａ、及び電源回路１８の図示は省略されている。

メイン基板１１は、ＦＰＣ１３を介して、コネクタ基板１２と接続されている。ＦＰＣ１３は、メイン基板１１とコネクタ基板１２とを電気的及び機械的に接続する接続部であって、可撓性を有している。

また、電気機器１は、更に、図２に示すように、コネクタ基板１２に実装されたコネクタ１９を備えている。コネクタ１９は、後述する外部接続部材が電気的及び機械的に接続可能に構成されている。電源回路１８は、ＦＰＣ１３を介してコネクタ１９と電気的に接続されている。電源回路１８は、コネクタ１９及び外部接続部材を介して、外部電源から供給された電力を電力変換してＣＰＵ１４の動作電力を生成する。なお、電源回路１８は、ＣＰＵ１４の他に、無線信号処理回路１６、ＧＮＳＳ処理回路１７等の動作電力を生成するように構成されていてもよい。

図２に示すように、メイン基板１１、コネクタ基板１２、ＦＰＣ１３は、筐体１０に収納されている。筐体１０は、上面が開放した箱型のケース１００と、下面が開放した箱型のカバー２００と、を有している。ケース１００とカバー２００とが上下方向に組み合わされることで、矩形体状の筐体１０が構成されている。ケース１００は、硬質樹脂と硬質樹脂よりも剛性が低い軟質樹脂とが、例えば、二色成形により一体成形されている。一方、カバー２００は、全体が硬質樹脂で構成されている。本開示における「軟質樹脂」とは、自立して形状を維持可能であり、外力に追従して変形する程度の剛性を有する樹脂である。さらに、軟質樹脂は、弾性を有している。硬質樹脂としては、例えば、ポリカーボネートやＡＢＳ樹脂等を用いることができる。軟質樹脂としては、例えば、エラストマーや熱可塑性ポリウレタン等を用いることができる。

図３に示すように、メイン基板１１及びコネクタ基板１２は、ケース１００に固定された状態で筐体１０に収納されている。ケース１００は、メイン基板１１をケース１００に固定するための４つのボス部（第１ボス部）１１１を有している（図３には、２つのボス部１１１が示されている）。ボス部１１１のそれぞれは、柱状に形成されており、その内側に、後述するビス（第１ビス）２１が挿入される孔１１１ｈを有している。ボス部１１１は、いずれも硬質樹脂で構成されている。

ケース１００は、コネクタ基板１２をケース１００に固定するための３つのボス部１２１を有している（図３には、１つのボス部１２１が示されている）。ボス部１２１のそれぞれは、柱状に形成されており、その内側に、後述するビス２２が挿入される孔１２１ｈを有している。ボス部１２１は、いずれも硬質樹脂で構成されている。

更に、ケース１００は、軟質樹脂で構成され、メイン基板１１を支持するダンパー部１１２を有している。ダンパー部１１２は、ボス部１１１それぞれの下に設けられており、ボス部１１１、すなわち硬質樹脂を介してメイン基板１１を間接的に支持している。

ダンパー部１１２は、筐体１０（ケース１００）の外郭（底部）の一部であって、筐体１０の外側に露出している。ダンパー部１１２は、ドーム状に形成されており、筐体１０の内側に向かって凹んでいる。ボス部１１１は、ダンパー部１１２から筐体１０の内側に向かって突出するように形成されている。したがって、ボス部１１１の下側には、ダンパー部１１２による空間が形成されている。ダンパー部１１２は、軟質樹脂で構成されているため、弾性を有している。

また、ケース１００は、ケース１００の内側に向かって凹み、後述するビス２３が挿通されるケース挿通孔１１３ｉｈを底部に有する６つの凹部１１３を有している（図３には、３つの凹部１１３が示されている）。凹部１１３は、いずれも硬質樹脂で構成されている。

メイン基板１１は、４つの基板挿通孔１１ｉｈを有している（図３には、２つの基板挿通孔１１ｉｈが示されている）。メイン基板１１は、メイン基板１１における４つの基板挿通孔１１ｉｈが形成されたそれぞれの位置において、ケース１００に固定されている。具体的には、メイン基板１１は、ビス２１が基板挿通孔１１ｉｈを介して孔１１１ｈに挿入されて、ボス部１１１に結合されることにより、ケース１００に固定されている。

コネクタ基板１２は、３つの基板挿通孔１２ｉｈを有している（図３には、２つの基板挿通孔１２ｉｈが示されている）。コネクタ基板１２は、３つの基板挿通孔１２ｉｈそれぞれにおいて、ケース１００に固定されている。具体的には、コネクタ基板１２は、ビス２２が基板挿通孔１２ｉｈを介して孔１２１ｈに挿入されて、ボス部１２１に結合されることにより、ケース１００に固定されている。

カバー２００は、カバー２００をケース１００に固定するための６つのボス部２１１を有している（図３には、３つのボス部２１１が示されている）。ボス部２１１のそれぞれは、柱状に形成されており、その内側に、後述するビス２３が挿入される孔２１１ｈを有している。また、図１及び図２に示すように、カバー２００は、前面に開口２００ｏｐを有している。

メイン基板１１は、図２に示すように、４つの切欠き部１１ｃｏを有している（図３には、２つの切欠き部１１ｃｏが示されている）。また、コネクタ基板１２は、２つの切欠き部１２ｃｏを有している（図３には、１つの切欠き部１２ｃｏが示されている）。

カバー２００は、メイン基板１１における４つの切欠き部１１ｃｏ、及びコネクタ基板１２における２つの切欠き部１２ｃｏが形成されたそれぞれの位置において、ビス２３によりケース１００に固定されている。具体的には、カバー２００は、ビス２３がケース挿通孔１１３ｉｈを介して孔２１１ｈに挿入されて、ボス部２１１に結合されることにより、ケース１００に固定されている。このようにして、カバー２００がケース１００に固定されることにより、カバー２００の開口２００ｏｐから、コネクタ１９の一部が筐体１０の外側に露出される。これにより、筐体１０の外側から、コネクタ１９に外部接続部材が電気的及び機械的に接続可能とされる。コネクタ１９は、例えば、USB Type-Cに対応する。

電気機器１においては、上述のとおり、ケース（筐体）１００は、ダンパー部１１２が軟質樹脂で構成され、ダンパー部１１２以外は、ダンパー部１１２を構成する軟質樹脂よりも剛性が高い硬質樹脂で構成されている。

本実施形態では、ケース１００において、メイン基板１１を間接的に支持するように、ボス部１１１それぞれの下に軟質樹脂からなるダンパー部１１２を設けている。これにより、筐体１０に振動、衝撃等が加わった際に、ダンパー部１１２が変形することにより振動、衝撃等が吸収され、メイン基板１１に伝わることが抑制される。したがって、メイン基板１１に実装されたＣＰＵ１４、センサ１５、アンテナ１６ａ、１７ａ等の電子部品を振動、衝撃等から保護することができる。例えば、電子部品がＢＧＡ実装（Ball Grid Array）されている場合であっても、振動、衝撃などによる応力を抑えることができるため、電子部品とメイン基板１１との電気的な接続不良やこれらの破損を抑制することができる。本実施形態では、電気機器（衛星測位装置）１は、車両に搭載されているため、車両の振動等がメイン基板１１に伝わることを抑制することができ、動作不良を抑制することができる。

さらに、本実施形態では、筐体１０は、硬質樹脂と軟質樹脂との二色成形品である。したがって、軟質樹脂で構成されたダンパー部１１２は、筐体１０の一部である。そのため、メイン基板１１に伝わる振動、衝撃等を抑制するために、筐体１０とは別に構成された弾性部材等が不要であるため、電気機器１の部品点数の増加を抑制することができる。

また、ダンパー部１１２は、図３に示すように、ケース１００の内側に向かって凹んだドーム形状に形成されている。これにより、ダンパー部１１２は、上下左右方前後それぞれの方向に変形しやすくなる。ダンパー部１１２から突出しメイン基板１１が固定されるボス部１１１は、ダンパー部１１２の変形により、メイン基板１１の法線方向である上下方向、及びメイン基板１１の面に沿った方向である前後左右方向に移動可能となる。つまり、ダンパー部１１２は、上下左右前後それぞれの方向における振動、衝撃等を吸収することができる。これにより、振動、衝撃等がメイン基板１１に伝わることがより抑制される。なお、ダンパー部１１２の形状は、振動、衝撃等を吸収可能な形状であればよく、ドーム形状に限られない。

また、ダンパー部１１２は、硬質樹脂で構成されたボス部１１１を介してメイン基板１１を間接的に支持している。つまり、メイン基板１１は、硬質樹脂に結合されたビス２１により固定されている。これにより、ビス２１の緩みが抑制され、メイン基板１１の脱落等の不良を抑制することができる。

一方、コネクタ１９には外部接続部材が電気的及び機械的に接続されることから、コネクタ１９の位置を規定するために、コネクタ１９が実装されるコネクタ基板１２は、硬質樹脂で構成されたボス部１２１に固定されている。

図２に示すように、メイン基板１１とコネクタ基板１２とは、ＦＰＣ１３によって、電気的に接続されている。ＦＰＣ１３は、可撓性を有していることから、筐体１０、外部接続部材等からコネクタ基板１２に振動、衝撃等が加わった場合でも、ＦＰＣ１３が変形することによって、その振動、衝撃等がメイン基板１１に伝わることが抑制される。メイン基板１１とコネクタ基板１２とを電気的に接続する接続部としては、ＦＰＣに限らず、可撓性を有するものであればよく、例えば、ワイヤーハーネス等を用いてもよい。

［第２実施形態］
第２実施形態の電気機器（衛星測位装置）２について、図１及び図４〜図６を参照して説明する。

図５及び図６に示すように、電気機器２では、メイン基板（第１回路基板）１１を筐体１０のケース１００に固定する部分の構成が第１実施形態の電気機器１と異なっている。その他の構成は、図１〜図４を用いて説明した電気機器１と同様のため、重複する説明は省略する。図５及び図６において、図２及び図３と同一の構成要素には同一の符号を付している。

電気機器２のケース１００は、図６に示すように、メイン基板１１をケース１００に固定するための４つのボス部（第２ボス部）５１１を有している（図６には、２つのボス部５１１が示されている）。ボス部５１１のそれぞれは、柱状に形成されており、その内側に、後述するビス（第２ビス）５２１が挿入される孔５１１ｈを有している。ボス部５１１は、いずれも硬質樹脂で構成されている。

更に、ケース１００は、軟質樹脂で構成され、メイン基板１１を直接的に支持するダンパー部５１２を有している。ダンパー部５１２は、少なくとも一部がボス部５１１とメイン基板１１との間に位置するように構成されている。具体的には、ダンパー部５１２は、ボス部５１１の外周面、及び上面を覆うように設けられている。また、ダンパー部５１２は、ボス部５１１の孔５１１ｈと上下方向に連続するように形成され、ビス５２１が挿通される挿通孔５１２ｉｈを有しており、メイン基板１１における基板挿通孔１１ｉｈの周縁部に接触している。また、ダンパー部５１２は、基板挿通孔１１ｉｈの内側に位置する突部５１２ｐを有している。突部５１２ｐは、基板挿通孔１１ｉｈの内周面に沿う環状に形成されており、内側にビス５２１が挿通される。

メイン基板１１は、ビス５２１が基板挿通孔１１ｉｈ、及びダンパー部５１２の挿通孔５１２ｉｈを介して孔５１１ｈに挿入されて、ボス部５１１に結合されることにより、ケース１００に固定されている。

電気機器２は、更に、ビス５２１の頭部５２１ｔとメイン基板１１との間に設けられたバネ５２４を備えている。バネ５２４は、コイルバネであり、内側にビス５２１が挿通されている。バネ５２４は、上端部がビス５２１の頭部５２１ｔと接触し、下端部がメイン基板１１における基板挿通孔１１ｉｈの周縁部と接触している。バネ５２４は、ビス５２１の頭部５２１ｔとメイン基板１１との間で上下方向に弾性変形した状態で設けられている。したがって、バネ５２４は、ビス５２１の頭部５２１ｔとメイン基板１１に弾性力を作用させる。

本実施形態では、ダンパー部５１２は、メイン基板１１の下面に接触しており、メイン基板１１を直接的に支持している。つまり、メイン基板１１は、筐体１０における硬質樹脂とは接触しておらず、硬質樹脂で構成されたボス部５１１との間に軟質樹脂で構成されたダンパー部５１２が介在している。したがって、筐体１０に振動、衝撃等が加わったとしても、筐体１０とメイン基板１１との間のダンバー部材５１２が振動、衝撃等を吸収することにより、メイン基板１１に伝わることが抑制される。したがって、メイン基板１１に実装されたＣＰＵ１４、センサ１５、アンテナ１６ａ、１７ａ等の電子部品を振動、衝撃等から保護することができる。

さらに、本実施形態では、筐体１０は、硬質樹脂と軟質樹脂との二色成形品である。したがって、軟質樹脂で構成されたダンパー部５１２は、筐体１０の一部である。そのため、メイン基板１１に伝わる振動、衝撃等を抑制するために、筐体１０とは別に構成された弾性部材等が不要であるため、電気機器１の部品点数の増加を抑制することができる。

さらに、本実施形態では、硬質樹脂で構成されたボス部５１１に結合されたビス５２１の頭部５２１ｔとメイン基板１１との間にバネ５２４が設けられており、ビス５２１の頭部５２１ｔとメイン基板１１に上下方向の弾性力を作用させている。また、ダンパー部５１２は、メイン基板１１の基板挿通孔１１ｉｈの内周面とビス５２１との間に介在する突部５１２ｐを有している。したがって、本実施形態では、メイン基板１１は、硬質樹脂で構成されたボス部５１１に結合されたビス５２１との間に、バネ５２４、及びダンパー部５１２の突部５１２ｐが介在しており、ビス５２１と接触していない。これにより、基板１０に振動、衝撃等が加わったとしても、バネ５２４及び突部５１２ｐが吸収することにより、ビス５２１を介してメイン基板１１に伝わることが抑制される。

なお、本実施形態では、ビス５２１の頭部５２１ｔとメイン基板１１との間にバネ５２４を有する例を示しているが、ビス５２１の頭部５２１ｔ及びメイン基板１１に弾性力を作用させることができる弾性部材であれば、バネ以外のものであってもよい。バネ以外の弾性部材としては、例えば、ゴム等が挙げられる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

例えば、上記実施形態では、電気機器１が衛星測位装置である場合を例として説明したが、衛星測位装置以外の電気機器に本発明を適用することももちろん可能である。

１、２ 電気機器（衛星測位装置）
１０ 筐体
１００ ケース（筐体）
２００ カバー（筐体）
１１ メイン基板（第１回路基板）
１２ コネクタ基板（第２回路基板）
１３ ＦＰＣ（接続部）
１６ａ、１７ａ アンテナ
１９ コネクタ
１１ｉｈ 基板挿通孔
２１ ビス（第１ビス）
１１１ ボス部（第１ボス部）
１１２ ダンパー部
５２１ ビス（第２ビス）
５２１ｔ ビスの頭部
５１１ ボス部（第２ボス部）
５１２ ダンパー部
５１２ｉｈ ダンパー部の挿通孔
５１２ｐ ダンパー部の突部
５２４ バネ（弾性部材）

Claims (13)

1. 硬質樹脂と前記硬質樹脂よりも剛性が低い軟質樹脂とが一体成形されてなる筐体と、
   前記筐体に固定され、第１回路基板と、
   を備え、
   前記筐体は、前記軟質樹脂で構成され、前記第１回路基板を支持するダンパー部を有する、
   電気機器。
2. 前記ダンパー部は、前記硬質樹脂を介して前記第１回路基板を間接的に支持する、
   請求項１に記載の電気機器。
3. 前記筐体は、前記硬質樹脂で構成され、前記第１回路基板に形成された基板挿通孔を介して第１ビスが結合される第１ボス部を有し、
   前記ダンパー部は、前記第１ボス部を介して前記第１回路基板を間接的に支持する、
   請求項２に記載の電気機器。
4. 前記ダンパー部は、前記筐体の外側に露出しており、前記筐体の内側に向かって凹んでいる、
   請求項３に記載の電気機器。
5. 前記ダンパー部は、前記第１回路基板を直接的に支持する、
   請求項１に記載の電気機器。
6. 前記筐体は、前記硬質樹脂で構成され、前記第１回路基板に形成された基板挿通孔を介して第２ビスが結合される第２ボス部を有し、
   前記ダンパー部は、少なくとも一部が前記第２ボス部と前記第１回路基板との間に位置する、
   請求項５に記載の電気機器。
7. 前記第２ビスは、前記基板挿通孔、及び前記ダンパー部に形成された挿通孔を介して前記第２ボス部に結合されている、
   請求項６に記載の電気機器。
8. 前記ダンパー部は、前記基板挿通孔の内側に位置する突部を有する、
   請求項６又は７に記載の電気機器。
9. 前記第２ボス部は、柱状に形成されており、
   前記ダンパー部は、前記第２ボス部の外周面を覆うように設けられている、
   請求項６〜８のいずれか１項に記載の電気機器。
10. 前記第２ビスの頭部と前記第１回路基板との間に設けられ、前記第２ビスの頭部及び前記第１回路基板に弾性力を作用させる弾性部材を更に備える、
    請求項６〜９のいずれか１項に記載の電気機器。
11. 前記筐体における前記硬質樹脂に固定され、コネクタが実装された第２回路基板と、
    前記第１回路基板と前記第２回路基板とを電気的に接続する接続部と、を更に備え、
    前記コネクタは、一部が前記筐体の外側に露出しており、外部接続部材が電気的及び機械的に接続可能に構成されている、
    請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電気機器。
12. 前記接続部は、可撓性を有する、
    請求項１１に記載の電気機器。
13. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載の電気機器は、衛星測位装置であって、
    前記第１回路基板には、衛星信号を受信するアンテナが実装されている、
    衛星測位装置。

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